光致变色分子开关的设计、合成与性质的研究

【摘要】：首先概述了光致变色化合物的最新研究进展。重点讨论了二噻吩基乙烯类化合物的性质及目前的研究的热点——无损读取体系。目前文献中涉及较多的无损读取手段有体系锁定在一个状态，检测体系旋光率、折射率、发射光谱以及红外吸收的变化等。但是迄今为止，能满足实际使用需要的光致变色化合物还是很少的，本项文研究的主要目的是以二噻吩基环戊烯分子作为基本结构单元，对其进行官能团修饰，以期发现能够满足实际使用需求的新型光致变色化合物。 合成了由苯基取代的2，2’∶6’，2”—三联吡啶修饰的二噻吩基环戊烯烯衍生物。在溶液中研究了它们的光化学性质。两种化合物在紫外光(λ=365 nm)和可见光(λ＞480 nm)的交替照射下可以发生可逆的光环化反应。伴随光致变色反应，化合物的荧光强度也发生了可逆的变化，化合物这种在开/关环状态的荧光差别可以作为潜在的无损读取手段。同时，我们还研究了金属离子Mn~(2+)，Co~(2+)，Ni~(2+)，Cu~(2+)，Zn~(2+)，pb~(2+)的加入对化合物的光化学性质的影响。在研究络合物的荧光性质时，发现Zn~(2+)的加入可以使化合物的荧光发射谱发生明显红移，而其它离子只能使其荧光强度降低或发生淬灭。因此，该类化合物可以作为Zn~(2+)的荧光探针使用。 通过1，3-偶极环加成反应我们合成了哑铃型富勒烯衍生物，以二噻吩基环戊烯作为电子给体和C_(60)分子通过四氢吡咯环共轭连接。通过理论计算优化得到了分子内两个发色团之间的空间距离以及分子的空间构象。在室温下，研究了它们的稳态UV／vis吸收光谱，发现在基态DTE给体和C_(60)受体之间存在着弱的电子转移作用。更进一步的荧光研究表明在化合物中，存在着由C_(60)单重激发态引起的分子内电子转移反应，并由此产生了一个短寿命的电荷分离离子对，即(C_(60)~(·-))-(DTE~(·+))。 合成了由二噻吩基环戊烯与环糊精6-位相连的化合物，并通过UV／vis光谱研究了其光致变色性质。当用254 nm光照射二聚体水溶液时，溶液由无色变为粉红色，说明产生了关环的二聚体。然后以＞460 nm可见光照射样品，关环二